Planet WASP-12b kan være på en Death Spiral ind i sin forældremestjerne

En varm Jupiter er på randen af ​​at falde ind i sin værtstjerne.

Denne kunstners opfattelse viser en varm Jupiter-exoplanet i en tæt bane omkring dens overordnede stjerne.
NASA / JPL-Caltech

Kun 3 millioner år fra nu - et kosmisk øje blink væk - kan stjernen WASP 12 forbruge sin exoplanet WASP-12b. Ifølge Joshua Winn (Princeton University) ser det ud til, at astronomer faktisk er vidne til den gåtefulde varme Jupiter, da den langsomt, men støt, spiraler indad. Winn præsenterede de seneste resultater på planetens tilsyneladende orbital forfald den 20. august på den 4. Extreme Solar Systems-konference i Reykjavik, Island.

WASP-12b er en pustet gasgigant, der transiterer sin sollignende stjerne hver 1, 1 dag fra en afstand på kun 0, 02 astronomiske enheder (au), cirka ni gange Jord-månens afstand. I 2017 annoncerede et team ledet af Kishore Patra (University of California i Berkeley), at planetens bane ser ud til at krympe: Tidsintervaller mellem på hinanden følgende transiter over sin moderstjerne falder med 29 millisekunder om året. Så siden det blev opdaget i 2008, ser orbitalperioden ud til at være forkortet med 0, 3 sekunder. Nu understøtter nye beviser ideen om, at vi ser den sidste fase af denne planets eksistens.

Fate of Hot Jupiters

Stjernen betegnet WASP 12, afbildet i det øverste panel, er tæt omringet af en stor planet (sort prik), der passerer foran og bag den. Planeten, WASP-12b, har en diameter, der er ca. 80% større end Jupiter, set projiceret mod solen i det nederste panel.

Tilbage i 1996, da de allerførste hotte Jupiters var blevet opdaget, forudsagde Fred Rasio (Northwestern University) og hans kolleger, at deres baner meget langsomt kunne henfalde på grund af tidevandsinteraktion med deres forældre stjerner. Imidlertid indebærer den hurtige ændring i WASP-12b's orbitale periode, at vi observerer planeten på de sidste øjeblikke af dens inspirerende. Det kan virke som et temmelig usandsynligt tilfældighed, men David Latham (Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian) siger, "et sådant tilfælde kan være resultatet af en heldig ulykke."

Alternativt kan planetens bane være lidt excentrisk. En ændring i kredsløbets orientering (kendt som apsidal præcession ) kunne derefter frembringe et gradvist skift i transittider. Men medmindre WASP-12b har et underligt interiør, der på en eller anden måde modstår modstandstjernens tidevandsgravitationskræfter, er det svært at forklare, hvordan dens bane kan forblive excentrisk. Over tid burde disse tidevandsinteraktioner have fuldt cirkuleret planeten or or s bane.

Nu argumenterer de seneste Spitzer-rumteleskop-observationer af systemet, der er i en afstand af 1.300 lysår i stjernebilledet Auriga, til fordel for planetens orbital forfald. Spitzer observerede ikke kun WASP-12b s transit foran stjernen, men også dens okkultationer, når den forsvinder bag stjernen. I tilfælde af apsidal præcession ændrer den rigtige orbitalperiode sig ikke, så hvis transitter forekommer tidligere end forventet, bør okkultationer forekomme senere. I tilfælde af orbital forfald bør de nøjagtige tidspunkter for transitter og okkultationer imidlertid begge skifte i samme retning.

Winn viser, at de nye observationer understøtter forfaldssagen. Ifølge Latham er beviset for, at WASP-12b går ind i en dødespiral, faktisk helt overbevisende. Men, tilføjer han, Jeg synes, det er for tidligt at konkludere, at apsidal præcession er udelukket. Faktisk ville jeg ikke blive overrasket, hvis begge effekter viser sig at være involveret, når yderligere transittider akkumuleres i de kommende år.

Hvis resultatet bekræftes af fremtidige målinger, ville det være første gang, at astronomer er vidne til et varmt Jupiter s orbital forfald. Det nye resultat passer med tidligere observationer, der afslørede et stort og konstant massetab af WASP-12b af nogle 10-7 Jupiter-masser pr. År. Tilsyneladende er planetens død begyndt.

Kunstnerkoncept af den ekstremt varme exoplanet WASP-12b mister masse til sin værtstjerne.
NASA / JPL / Robert Hurt

På spørgsmålet om fundets betydning siger Latham: Et langvarigt puslespil vedrørende migrationsmekanismen, der producerer varme Jupitere er, hvad stopper migrationen? Hvorfor ser det ud til at være en bunke af kredsløb med perioder af et par dage til varme Jupiters? Hver en fysisk mekanisme stopper migrationen? At finde overbevisende bevis for, at en eller to varme Jupitere faktisk fortsætter i en dødsspiral, ville give et vigtigt input til denne diskussion.

Rasio siger, at det stadig er for tidligt at kalde det en afsluttet sag. Men hvis det bekræftes, siger han, betyder det, at der skal være mange flere varme jupitere, der har oplevet en lignende skæbne. Her konvolutter kan blive strippet og afsløre en kerne, der ligner en superjord, eller måske en mini-Neptun, hvis de kan beholde en smule af deres konvolut. Mange sådanne planeter er fundet i meget korte perioder, siger han, og de kan meget vel have dannet sig gennem orbital forfald af varme Jupiters.